定量评估行为以衡量动物健康具有挑战性，因为缺乏不引人注目的行为模型来完善动物试验程序。LocoWhisk是一种新颖的竞技和软件解决方案，可以同时测量运动行为和须的运动，为基础研究或药物发现提供可靠和定量的啮齿动物行为测量方法。
LocoWhisk系统是一种新的便携式行为装置，它结合了步态分析(使用一个步数压力计)和胡须运动(使用高速摄像机和红外光源)。到目前为止，该系统已经成功地在许多啮齿类动物模型上进行了试验，并将从进一步的验证和商业化机会中受益。
可测量的行为模型已经被提出作为一种减轻动物试验压力的方法，允许动物在自由行为的情况下被研究。一些行为模型已经被开发出来，如莫里斯水迷宫，旋杆和握力任务，但这些都需要大量的动物训练(这对动物来说是非常有压力的)，通常只衡量特定行为的持续时间和频率。大多数实验室会让他们的动物进行一系列的行为测试，以捕捉一系列的行为，这需要对每一个测试进行训练，并对每一个动物进行重复测试。运动测试可以更容易测量，但仍然需要广泛的动物训练(如Noldus猫步)。
LocoWhisk通过同时测量胡须运动和运动来克服这些挑战，为量化运动控制提供了一个额外的维度(Grant等, 2012)。许多小型实验室哺乳动物(大鼠、小鼠、豚鼠、鼩鼱、负鼠)依靠胡须作为它们的主要感官来指导运动和探索环境(格兰特等, 2009;2014;2016年;2016 c)。LocoWhisk的开发者描述了啮齿类动物胡须的运动(Grantet al。, 2009;米钦森et al。， 2007)，并发现在各种认知和运动障碍中，包括运动神经元疾病的啮齿动物模型中，胡须运动的各个方面可以被可靠地中断(Grantet al。， 2014)，焦虑(Grant等.， 2016b)，亨廷顿舞蹈病(Garland等.， 2017)，帕金森病(Grant等)和痴呆(格兰特等在预科)。这证明了测量胡须运动方面的效用，以量化运动和认知衰退。也有证据表明，胡须的运动可以与动物的运动速度相联系，也可以根据它们的环境经验和注意力进行调整(Arkley等, 2014)。
引用:
- 阿克利K，格兰特RA，米钦森B，等．(2014)。大鼠运动过程中振动主动感知的策略变化。当代生物学24(13): 1507 - 1512。doi: 10.1016 / j.cub.2014.05.036。
- Garland H, Wood NI, Skillings EA，et al。(2017)。亨廷顿病R6/2、Q175和Hdh敲入小鼠模型中胡须运动进行性运动缺陷的特征j .神经科学方法300: 103 - 111。doi: 10.1016 / j.jneumeth.2017.04.020。
- 格兰特·R·A，阿克利·K·P (2016a)。主动晶须触控中的匹配滤波。:动物感觉生态学(埃德·冯·德·埃姆德G，准令E)，施普林格国际出版。doi: 10.1007 / 978 - 3 - 319 - 25492 - 0 - _3。
- Grant RA, Cielen N, Maes K，et al。(2016 b)。吸烟对胡须运动的影响:啮齿动物探索行为的定量测量。行为过程128: 17-23。doi: 10.1016 / j.beproc.2016.03.021。
- Grant RA, Delaunay MG, Haidarliu S (2016c)。豚鼠的菌丝须的布局和肌肉组织:一种群居的，白天活动的哺乳动物。解剖记录300(3): 527 - 536。doi: 10.1002 / ar.23504。
- Grant RA, Haidarliu S, Kennerley NJ，et al。(2013)。哺乳动物主动振动感知的进化:来自有袋负鼠的振动肌肉组织和功能的证据。实验生物学杂志216(18): 3483 - 3494。doi: 10.1242 / jeb.087452。
- Grant RA Mitchinson B Fox CWet al。(2009)。大鼠的主动触摸感知:在表面探索过程中对胡须运动的预期和调节控制。神经生理学杂志101(2): 862 - 874。doi: 10.1152 / jn.90783.2008。
- Grant RA, Mitchinson B， & Prescott TJ(2012)。与运动相关的大鼠须控制的发展。发展心理生物学54(2): 151 - 168。doi: 10.1002 / dev.20591。
- Grant RA Sharp PS Kennerley AJet al。(2014)。在肌萎缩性侧索硬化症的小鼠模型中，拂动行为的异常与脑干核的损伤有关。大脑研究行为259: 274 - 283。doi: 10.1016 / j.bbr.2013.11.002。
- Mitchinson B, Martin CJ, Grant RAet al。(2007)。主动感知中的反馈控制:环境接触调节大鼠探索性拂动。伦敦皇家学会学报B辑:生物科学274(1613): 1035 - 1041。doi: 10.1098 / rspb.2006.0347。
LocoWhisk竞技场记录定量行为(胡须运动和运动)，使用一个全新的实验装置。它采用了高速摄像机、气压计和红外照明技术。该竞技场与许多行为测试实验室中存在的标准高速摄像机兼容;能够使用最先进的图像处理方法可靠地测量行为(Hewitt等．2017;舍伍德等．2016)。开发了一种内部的、开源的、免费的运动和胡须追踪器，可以使用图像处理技术从收集的视频片段中全自动提取胡须运动。运动测量包括角度、频率、范围、振幅、速度、曲率和不对称性的估计，这些都是高度定量的，并被发现在一系列健康状况下会发生变化。
到目前为止，它已经成功地在成年小鼠(见图1)和大鼠身上进行了试验;然而，它现在需要在许多小鼠模型和实验装置上进一步使用、调整和验证，以确保最大程度的用户吸收和满意度。LocoWhisk竞技场的主要目标是提供一种新的、非侵入性的动物健康和福利评估。该系统的全新之处在于使用胡须测量，这已被发现，在亨廷顿氏病小鼠的情况下(Garland等．(2017年)，它比任何其他行为测试(包括步态评估)更早发现运动缺陷。这对于量化新的疾病动物模型和新药物的治疗效益特别有用。
虽然LocoWhisk竞技场和相关软件植根于非侵入性测量动物行为，但它也可以结合电生理学和肌电图设备。这将是有趣的进一步探索与感兴趣的伙伴。这意味着肌肉骨骼或神经测量可以与行为评估一起收集，以量化动物健康的生理方面。此外，该系统并不局限于啮齿类动物。特别是系统的运动方面，可以修改为包括一系列动物。因此，尽管该系统是专门开发的，以评估小型实验室哺乳动物的健康和福利，但未来的研究可能包括对大型实验室、农场和家养动物的运动评估。
图1所示。LocoWhisk舞台。由一个集成的高速拍摄场地和气压计(最左)组成，这样就可以清晰地对胡须和脚进行成像和跟踪(中)，以给出运动控制的定量测量，如脚的力分布图，用于步态分析(右)。
引用:
- Garland H, Wood NI, Skillings EA，et al。(2017)。亨廷顿病R6/2、Q175和Hdh敲入小鼠模型中胡须运动进行性运动缺陷的特征j .神经科学方法300: 103 - 111。doi: 10.1016 / j.jneumeth.2017.04.020。
- Hewitt B, Yap MH, hoson - tole EF，et al。(2017)。一种新型的自动啮齿类动物追踪器(ART)，在患有肌萎缩性侧索硬化症的小鼠模型上进行了演示。j .神经科学方法300: 147 - 156。doi: 10.1016 / j.jneumeth.2017.04.006。
- Sherwood T, Ahmad E, Yap MH(2016)。数字图像处理系统高效软件解决方案的制定。软件学报:实践与经验46(7): 931 - 954。doi: 10.1002 / spe.2339。
目前正在寻求与拥有有趣的小型实验室哺乳动物模型的学术或行业合作伙伴进行合作，以进一步测试和验证LocoWhisk系统。有运动控制缺陷的模型，如中风、帕金森氏症和衰老是特别感兴趣的。此外，在已建立的动物模型上量化一种新的治疗策略或药物的效果将有助于进一步验证LocoWhisk系统。
如果有合作伙伴希望在他们的实验室中使用LocoWhisk竞技场与他们自己的特定系统相结合，例如与肌电图或电生理学记录相结合，也会引起他们的兴趣。LocoWhisk系统可以借给这些实验室进行试验，或者进行更长时间、更具体的研究，以更低的成本开发一个新的竞技场。合作伙伴将共同开发和验证该系统，然后公布研究结果。
与有兴趣将LocoWhisk场馆和软件商业化的消费品、生物技术或实验室设备公司合作，或将其与现有的记录设备(如电生理学)结合，也是值得关注的。
学术研究人员和工业界采用LocoWhisk工具将减少动物在小型哺乳动物行为测试中的使用，因为可以在实验期间观察同一动物或疾病进展。
到目前为止，这种方法在传统行为方法的基础上有了显著的改进:
- 确保所有动物都完成任务(没有动物因为无法学习而失败)。
- 通过缩短实验时间(10分钟)和在黑暗中进行实验来减少动物的压力。
- 使用专门的图像处理软件生成完全定量的数据，可以从短时间的运动回合中测量非常精确的运动控制方面。
- 通过在疾病发展的早期诊断运动障碍来减轻疾病症状的严重程度。
- 减少每种情况下的动物数量，因为可以从每种动物身上收集到大量的定量数据。事实上，在只包含5只动物的组之间可以看到显著的结果(Grantet al。2014年)，而不是通常推荐的行为测试的大量数量(Ludolph，单性别12只动物et al .,2010)。
- 同时测量晶须运动和运动的能力通过提高双重测试的灵敏度和缩短实验过程的时间提供了实质性的3Rs好处。
除了LocoWhisk平台，一个新的LocoWhisk数据共享平台正在开发中，使研究人员能够重新分析在LocoWhisk中生成的数据。
引用:
- Grant RA Sharp PS Kennerley AJet al。(2014)。在肌萎缩性侧索硬化症的小鼠模型中，拂动行为的异常与脑干核的损伤有关。大脑研究行为259: 274 - 283。doi: 10.1016 / j.bbr.2013.11.002。
- 鲁道夫AC，本多蒂C，布劳格兰德E，et al。(2010)。ALS/MND临床前动物研究指南:共识会议。Amyotroph横向sci11(1 - 2): 38-45。doi: 10.3109 / 17482960903545334。
